УСТАНОВКА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ АБСОРБИРУЮЩЕГО РАСТВОРА, УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ CO2 И СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ АБСОРБИРУЮЩЕГО РАСТВОРА Российский патент 2023 года по МПК B01D53/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к установке для регенерации абсорбирующего раствора, к установке для извлечения CO₂ и к способу регенерации абсорбирующего раствора.

Уровень техники

Одним из существующих способов извлечения CO₂ из дымового газа, образующегося при сгорании разнообразного топлива, является способ, согласно которому дымовой газ приводят в контакт с абсорбирующим CO₂ раствором.

Например, в патентном документе 1 описана установка для извлечения CO₂, содержащая абсорбер и регенератор. В абсорбере газ, содержащий CO₂, и абсорбирующий раствор вступают в контакт, в результате чего, абсорбирующий раствор, поглощая CO₂, удаляет его из газа. Абсорбирующий раствор (обогащенный раствор), который поглотил CO₂ в абсорбере, направляется в регенератор и нагревается паром в регенерационном ребойлере для удаления CO₂ из абсорбирующего раствора. Регенерированный таким образом абсорбирующий раствор (обедненный раствор) возвращается в абсорбер для повторного использования в качестве абсорбирующего CO₂ раствора.

Кроме того, как описано в патентном документе 1, часть абсорбирующего раствора (обогащенного раствора), направляемого из абсорбера к регенератору, отводится, причем указанная отводимая часть абсорбирующего раствора нагревается остаточным теплом конденсата пара, выходящего из ребойлера регенератора, и затем вводится в регенератор. Благодаря использованию остаточного тепла конденсата пара, используемого в регенерационном ребойлере для нагрева абсорбирующего раствора, снижается расход пара, необходимого для регенерации абсорбирующего раствора (то есть потребление пара в регенерационном ребойлере).

Перечень ссылочных документов

Патентная литература

Патентный документ 1: JP2005-254212A.

Раскрытие сущности изобретения

Решаемые проблемы

Из установки для регенерации абсорбирующего раствора, содержащей абсорбер, текучая среда, удаленная из абсорбирующего раствора, также как и текучая среда, полученная после теплообмена с абсорбирующим раствором, выводится время от времени в виде продукта и используется на производственном оборудовании. Указанная текучая среда (например, продукт CO₂ или паровой конденсат) должна иметь требуемые температурные характеристики в соответствии с применением.

Следует отметить, что в установке, описанной в патентном документе 1, также как и в установке, в которой абсорбирующий раствор (обогащенный раствор), подаваемый из абсорбера в регенератор, частично отводится и направляется в регенератор, температура в верхнем участке регенератора имеет тенденцию к повышению. Соответственно, температура текучей среды (продукта CO₂), выводимой из установки через верхний участок регенератора, имеет тенденцию к повышению и может быть выше требуемой для продукта температуры. Кроме того, температура текучей среды, выводимой из установки, может колебаться в связи с изменением рабочего режима (температуры и т.д.) установки, в частности, при повышении или понижении температуры, поэтому может затрудняться поддержание температуры текучей среды в требуемом диапазоне. При изменении температурного режима, требуемого для получения текучей среды на установке, соответственно, изменяется температура текучей среды.

Таким образом, требуется надлежащее регулирование температуры текучей среды, получаемой на установке.

В связи с вышеизложенным, задачей по меньшей мере одного варианта осуществления настоящего изобретения является создание установки для регенерации абсорбирующего раствора, установки для извлечения CO₂ и способа регенерации абсорбирующего раствора, при реализации которых облегчается регулирование температуры текучей среды, получаемой на установке для регенерации абсорбирующего раствора.

Решение проблем

(1) Установка для регенерации абсорбирующего раствора, согласно по меньшей мере одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, содержит: регенератор для регенерации абсорбирующего раствора посредством удаления CO₂ из абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂; основной трубопровод для обогащенного раствора, обеспечивающий подачу абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂, в регенератор; первое нагревательное устройство для нагрева абсорбирующего раствора, проходящего по основному трубопроводу для обогащенного раствора, причем первое нагревательное устройство расположено на основном трубопроводе для обогащенного раствора; и отводной трубопровод для обогащенного раствора, подающий часть абсорбирующего раствора, проходящего по основному трубопроводу для обогащенного раствора, в регенератор, причем отводной трубопровод для обогащенного раствора ответвляется от основного трубопровода для обогащенного раствора. Отводной трубопровод для обогащенного раствора содержит: первый отводящий участок, ответвляющийся от первой точки ответвления, расположенной на основном трубопроводе для обогащенного раствора и выше по потоку относительно первого нагревательного устройства; и второй отводящий участок, ответвляющийся от второй точки ответвления, расположенной на основном трубопроводе для обогащенного раствора и ниже по потоку относительно первого нагревательного устройства. Установка для регенерации абсорбирующего раствора дополнительно содержит регулирующие средства, посредством которых регулируется соотношение между первым расходом абсорбирующего раствора, проходящего через первый отводящий участок, и вторым расходом абсорбирующего раствора, проходящего через второй отводящий участок.

В приведенном выше варианте (1) установки можно регулировать соотношение между первым расходом абсорбирующего раствора с относительно низкой температурой, проходящего через первый отводящий участок, и вторым расходом абсорбирующего раствора с относительно высокой температурой, проходящего через второй отводящий участок, следовательно, можно регулировать температуру абсорбирующего раствора ниже по потоку относительно точки соединения первого отводящего участка со вторым отводящим участком или температуру абсорбирующего раствора в основном трубопроводе для обогащенного раствора ниже по потоку относительно первого нагревательного устройства.

Соответственно, можно регулировать температуру текучей среды, удаляемой из абсорбирующего раствора в установке для регенерации абсорбирующего раствора, или текучей среды, вступающей в теплообмен с абсорбирующим раствором в установке для регенерации абсорбирующего раствора. Таким образом, можно регулировать температуру текучей среды, полученной на установке для регенерации абсорбирующего раствора, в требуемом диапазоне.

(2) Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, в приведенном выше варианте (1) установки регулирующие средства выполнены с возможностью регулирования расхода абсорбирующего раствора, отводимого из основного трубопровода для обогащенного раствора в отводной трубопровод для обогащенного раствора.

В приведенном выше варианте (2) установки можно регулировать соотношение между первым расходом и вторым расходом, как описано выше, а также можно регулировать расход абсорбирующего раствора, отводимого из основного трубопровода в отводной трубопровод, следовательно, можно более гибко регулировать теплообмен между абсорбирующим раствором и теплоносителем в теплообменнике и т.д. Таким образом, можно более гибко регулировать температуру текучей среды, получаемой в установке для регенерации абсорбирующего раствора.

(3) Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, в приведенном выше варианте (1) или (2) установки регулирующие средства содержат по меньшей мере один из первого клапана, расположенного на первом отводящем участке, для регулирования первого расхода и второго клапана, расположенного на втором отводящем участке, для регулирования второго расхода.

Поскольку в приведенном выше варианте (3) установки имеется по меньшей мере один из первого клапана для регулирования первого расхода и второго клапана для регулирования второго расхода, можно легко регулировать соотношение между первым расходом и вторым расходом, а также расход абсорбирующего раствора, отводимого из основного трубопровода для обогащенного раствора в отводной трубопровод для обогащенного раствора.

Например, регулируя расход в первом отводящем участке посредством первого клапана, можно, соответственно, регулировать температуру абсорбирующего раствора, прошедшего через первый нагреватель (абсорбирующего раствора во втором отводящем участке ниже по потоку относительно первого нагревателя основного трубопровода для обогащенного раствора). Кроме того, посредством первого клапана и/или второго клапана можно, соответственно, регулировать расход абсорбирующего раствора в определенных участках основного трубопровода для обогащенного раствора и отводящего участка для обогащенного раствора.

(4) Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, в любом из приведенных выше вариантов (1)–(3) установки предусмотрены регулирующие средства для регулирования соотношения между первым расходом и вторым расходом, чтобы температура верхнего участка колонны регенератора находилась в заданном диапазоне.

Газообразный CO₂, высвобождаемый из абсорбирующего раствора, нагретого в регенераторе, выводится через верхний участок колонны регенератора в виде продукта CO₂. В приведенном выше варианте (4) установки соотношение между первым расходом и вторым расходом регулируется таким образом, чтобы температура верхнего участка колонны регенератора находилась в заданном диапазоне, при этом, корректируя указанное соотношение, можно легко регулировать в требуемом диапазоне температуру продукта CO₂, выводимого из установки для регенерации абсорбирующего раствора.

(5) Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, в любом из приведенных выше вариантов (1)–(4) установки регулирующие средства выполнены с возможностью регулирования соотношения между первым расходом и вторым расходом так, чтобы температура абсорбирующего раствора в основном трубопроводе для обогащенного раствора ниже по потоку относительно второго отводящего участка, находилась в требуемом диапазоне.

Температура абсорбирующего раствора в основном трубопроводе для обогащенного раствора ниже по потоку относительно второго отводящего участка может служить показателем температуры в верхнем участке колонны регенератора, причем чем выше температура абсорбирующего раствора в основном трубопроводе для обогащенного раствора, тем выше обычно бывает температура в верхнем участке колонны регенератора. В приведенном выше варианте (5) установки соотношение между первым расходом и вторым расходом регулируется так, чтобы температура абсорбирующего раствора в основном трубопроводе для обогащенного раствора ниже по потоку относительно второго отводящего участка, находилась в заданном диапазоне, при этом, корректируя указанное соотношение, можно легко регулировать в требуемом диапазоне температуру продукта CO₂, выводимого из установки для регенерации абсорбирующего раствора.

(6) Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, в любом из приведенных выше вариантов (1)–(5) установки отводной трубопровод для обогащенного раствора содержит нижний по потоку участок, который является участком, расположенным ниже по потоку относительно точки соединения первого отводящего участка со вторым отводящим участком. Установка для регенерации абсорбирующего раствора дополнительно содержит: регенерационный ребойлер для нагрева абсорбирующего раствора, выходящего из регенератора, посредством теплообмена с паром; паропровод, по которому проходит пар, подаваемый в регенерационный ребойлер; и второе нагревательное устройство, расположенное на паропроводе и выполненное с возможностью нагрева абсорбирующего раствора, проходящего через нижний по потоку участок, посредством теплообмена с конденсатом пара, использованного для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере. Регулирующие средства выполнены с возможностью регулирования соотношения между первым расходом и вторым расходом так, чтобы температура конденсата в паропроводе ниже по потоку относительно второго нагревательного устройства находилась в заданном диапазоне.

Конденсат пара, используемого для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере, может использоваться в установке для регенерации абсорбирующего раствора или в другом устройстве. В приведенном выше варианте (6) установки соотношение между первым расходом и вторым расходом регулируется так, чтобы температура парового конденсата в паропроводе ниже по потоку относительно второго нагревательного устройства находилась в заданном диапазоне, при этом, корректируя указанное соотношение, можно легко регулировать в требуемом диапазоне температуру конденсата, полученного на установке для регенерации абсорбирующего раствора.

(7) Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, в любом из приведенных выше вариантов (1)–(6) установки отводной трубопровод для обогащенного раствора содержит нижний по потоку участок, который является участком, расположенным ниже по потоку относительно точки соединения первого отводящего участка со вторым отводящим участком. Установка для регенерации абсорбирующего раствора дополнительно содержит: регенерационный ребойлер для нагрева абсорбирующего раствора, выходящего из регенератора, посредством теплообмена с паром; паропровод, по которому проходит пар, подаваемый в регенерационный ребойлер; и второе нагревательное устройство, расположенное на паропроводе и выполненное с возможностью нагрева абсорбирующего раствора, проходящего через нижний по потоку участок, посредством теплообмена с конденсатом пара, использованного для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере. Регулирующие средства выполнены с возможностью регулирования соотношения между первым расходом и вторым расходом так, чтобы температура абсорбирующего раствора выше по потоку относительно второго нагревательного устройства, расположенного на нижнем по потоку участке, находилась в требуемом диапазоне.

Температура абсорбирующего раствора выше по потоку относительно второго нагревательного устройства, расположенного на нижнем по потоку участке отводного трубопровода для обогащенного раствора, может служить показателем температуры конденсата в паропроводе ниже по потоку относительно второго нагревательного устройства, причем чем выше температура абсорбирующего раствора, тем выше бывает температура конденсата в паропроводе. В приведенном выше варианте (7) установки соотношение между первым расходом и вторым расходом регулируется так, чтобы температура абсорбирующего раствора выше по потоку относительно второго нагревательного устройства, расположенного на нижнем по потоку участке отводного трубопровода для обогащенного раствора, находилась в заданном диапазоне, при этом можно легко регулировать в требуемом диапазоне температуру конденсата, полученного в установке для регенерации абсорбирующего раствора.

(8) Согласно по меньшей мере одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, установка для извлечения CO_2, содержит: абсорбер, выполненный с возможностью извлечения CO₂ из дымового газа посредством абсорбирующего раствора путем приведения дымового газа, содержащего CO₂, в контакт с абсорбирующим раствором; и установку для регенерации абсорбирующего раствора, описанную выше в любом из пунктов (1)–(7). Отводной трубопровод для обогащенного раствора обеспечивает подачу в регенератор абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂ в абсорбере.

Поскольку в представленном выше варианте (8) установки можно регулировать соотношение между первым расходом абсорбирующего раствора с относительно низкой температурой, проходящего через первый отводящий участок, и вторым расходом абсорбирующего раствора с относительно высокой температурой, проходящего через второй отводящий участок, можно регулировать температуру абсорбирующего раствора ниже по потоку относительно точки соединения первого отводящего участка со вторым отводящим участком и температуру абсорбирующего раствора в основном трубопроводе для обогащенного раствора ниже по потоку относительно первого нагревательного устройства.

В установке для регенерации абсорбирующего раствора, можно, соответственно, регулировать температуру текучей среды, удаленной из абсорбирующего раствора, или текучей среды, которая вступает в теплообмен с абсорбирующим раствором в установке для регенерации абсорбирующего раствора. Таким образом, можно регулировать в требуемом диапазоне температуру текучей среды, полученной в установке для регенерации абсорбирующего раствора.

(9) Согласно по меньшей мере одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, способ регенерации абсорбирующего раствора включает: этап подачи абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂, в регенератор по основному трубопроводу для обогащенного раствора; этап регенерации абсорбирующего раствора посредством удаления CO₂ из абсорбирующего раствора в регенераторе; этап нагрева абсорбирующего раствора, проходящего по основному трубопроводу для обогащенного раствора, посредством первого нагревательного устройства, расположенного на основном трубопроводе для обогащенного раствора; и этап отвода части абсорбирующего раствора, проходящего по основному трубопроводу для обогащенного раствора, в отводной трубопровод для обогащенного раствора, ответвленный от основного трубопровода для обогащенного раствора. Этап отвода включает отведение части абсорбирующего раствора в первый отводящий участок, ответвляющийся от первой точки ответвления, расположенной на основном трубопроводе для обогащенного раствора и выше по потоку относительно первого нагревательного устройства, и во второй отводящий участок, ответвляющийся от второй точки ответвления, расположенной на основном трубопроводе для обогащенного раствора и ниже по потоку относительно первого нагревательного устройства. Способ регенерации абсорбирующего раствора дополнительно включает этап регулирования, на котором регулируют соотношение между первым расходом абсорбирующего раствора, проходящего через первый отводящий участок, и вторым расходом абсорбирующего раствора, проходящего через второй отводящий участок.

В описанном выше варианте (9) способа регенерации можно регулировать соотношение между первым расходом абсорбирующего раствора с относительно низкой температурой, проходящего через первый отводящий участок, и вторым расходом абсорбирующего раствора с относительно высокой температурой, проходящего через второй отводящий участок, что позволяет регулировать температуру абсорбирующего раствора ниже по потоку относительно точки соединения первого отводящего участка со вторым отводящим участком или температуру абсорбирующего раствора в основном трубопроводе для обогащенного раствора ниже по потоку относительно первого нагревательного устройства.

Соответственно, можно регулировать температуру текучей среды, полученной из абсорбирующего раствора в установке для регенерации абсорбирующего раствора, либо текучей среды, которая вступает в теплообмен с абсорбирующим раствором в установке для регенерации абсорбирующего раствора. Таким образом, можно регулировать в требуемом диапазоне температуру текучей среды, полученной в установке для регенерации абсорбирующего раствора.

(10) Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, в описанном выше варианте (9) способа регенерации этап регулирования включает регулирование расхода абсорбирующего раствора, отводимого из основного трубопровода для обогащенного раствора в отводной трубопровод для обогащенного раствора.

В описанном выше варианте (10) способа регенерации регулируется расход абсорбирующего раствора, отводимого из основного трубопровода для обогащенного раствора в отводной трубопровод для обогащенного раствора, что позволяет более гибко регулировать теплообмен между абсорбирующим раствором и текучей средой, удаляемой из абсорбирующего раствора, либо текучей средой, которая вступает в теплообмен с абсорбирующим раствором. Таким образом, можно более гибко регулировать температуру текучей среды, полученной в установке для регенерации абсорбирующего раствора.

(11) Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, в указанном выше варианте (9) или (10) способа регенерации этап регулирования включает регулирование первого расхода посредством первого клапана, расположенного на первом отводящем участке, или регулирование второго расхода посредством второго клапана, расположенного на втором отводящем участке.

Поскольку согласно описанному выше варианту (11) способа регенерации используется по меньшей мере один из первого клапана для регулирования первого расхода и второго клапана для регулирования второго расхода, можно легко регулировать соотношение между первым расходом и вторым расходом, а также расход абсорбирующего раствора, отводимого из основного трубопровода для обогащенного раствора в отводной трубопровод для обогащенного раствора.

Например, регулируя посредством первого клапана расход в первом отводящем участке, можно, соответственно, регулировать температуру абсорбирующего раствора, прошедшего через первый нагреватель (абсорбирующего раствора во втором отводящем участке и в основном трубопроводе для обогащенного раствора ниже по потоку относительно первого нагревателя). Кроме того, посредством первого клапана и/или второго клапана можно надлежащим образом регулировать расход абсорбирующего раствора, проходящего через соответствующие участки основного трубопровода для обогащенного раствора и отводного трубопровода для обогащенного раствора.

(12) Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, в любом из описанных выше вариантов (9)–(11) способа регенерации этап регулирования включает регулирование соотношения между первым расходом и вторым расходом так, чтобы температура верхнего участка колонны регенератора находилась в заданном диапазоне.

Газообразный CO₂, высвобождаемый из абсорбирующего раствора, нагретого в регенераторе, выводится через верхний участок колонны регенератора в виде продукта CO₂. При осуществлении описанного выше способа (12) регенерации соотношение между первым расходом и вторым расходом регулируется так, чтобы температура верхнего участка колонны регенератора находилась в заданном диапазоне, следовательно, корректируя указанное соотношение, можно легко регулировать в заданном диапазоне температуру продукта CO₂, выводимого из установки для регенерации абсорбирующего раствора.

(13) Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, в любом из описанных выше вариантов (9)–(12) способа регенерации этап регулирования включает регулирование соотношения между первым расходом и вторым расходом так, чтобы температура абсорбирующего раствора в основном трубопроводе для обогащенного раствора ниже по потоку относительно второго отводящего участка находилась в заданном диапазоне.

Температура абсорбирующего раствора в основном трубопроводе для обогащенного раствора ниже по потоку относительно второго отводящего участка может служить показателем температуры в верхнем участке колонны регенератора, причем чем выше температура абсорбирующего раствора в основном трубопроводе для обогащенного раствора, тем выше обычно бывает температура в верхнем участке колонны регенератора. В описанном выше варианте (13) способа регенерации соотношение между первым расходом и вторым расходом регулируется так, чтобы температура абсорбирующего раствора в основном трубопроводе для обогащенного раствора ниже по потоку относительно второго отводящего участка находилась в заданном диапазоне, следовательно, корректируя указанное соотношение, можно легко регулировать в заданном диапазоне температуру продукта CO₂, выводимого из установки для регенерации абсорбирующего раствора.

(14) Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, в любом из описанных выше вариантов (9)–(13) способа регенерации используется отводной трубопровод для обогащенного раствора, содержащий нижний по потоку участок, который является участком, расположенным ниже по потоку относительно точки соединения первого отводящего участка со вторым отводящим участком. Способ регенерации абсорбирующего раствора дополнительно включает: этап отвода абсорбирующего раствора из регенератора для нагрева абсорбирующего раствора посредством теплообмена с паром в регенерационном ребойлере; этап подачи пара в регенерационный ребойлер по паропроводу; и этап нагрева во втором нагревательном устройстве, расположенном на паропроводе, абсорбирующего раствора, проходящего через нижний по потоку участок, посредством теплообмена с конденсатом пара, использованного для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере. Этап регулирования включает регулирование соотношения между первым расходом и вторым расходом так, чтобы температура конденсата в паропроводе ниже по потоку относительно второго нагревательного устройства находилась в заданном диапазоне.

Конденсат после нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере может использоваться в установке для регенерации абсорбирующего раствора или в другом устройстве. В приведенном выше варианте (14) способа регенерации соотношение между первым расходом и вторым расходом регулируется так, чтобы температура конденсата в паропроводе ниже по потоку относительно второго нагревательного устройства находилась в заданном диапазоне, следовательно, корректируя указанное соотношение, можно легко регулировать в заданном диапазоне температуру парового конденсата, полученного в установке для регенерации абсорбирующего раствора.

(15) Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, в любом из описанных выше вариантов (9)–(14) способа регенерации используется отводной трубопровод для обогащенного раствора, содержащий нижний по потоку участок, который является участком, расположенным ниже по потоку относительно точки соединения первого отводящего участка со вторым отводящим участком. Способ регенерации абсорбирующего раствора дополнительно включает: этап отвода абсорбирующего раствора из регенератора для нагрева абсорбирующего раствора посредством теплообмена с паром в регенерационном ребойлере; этап подачи пара в регенерационный ребойлер по паропроводу; и этап нагрева во втором нагревательном устройстве, расположенном на паропроводе, абсорбирующего раствора, проходящего через нижний по потоку участок, посредством теплообмена с конденсатом пара, использованного для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере. Этап регулирования включает регулирование соотношения между первым расходом и вторым расходом так, чтобы температура абсорбирующего раствора выше по потоку относительно второго нагревательного устройства, расположенного на нижнем по потоку участке, находилась в заданном диапазоне.

Температура абсорбирующего раствора выше по потоку относительно второго нагревательного устройства, расположенного на нижнем по потоку участке отводного трубопровода для обогащенного раствора, может служить показателем температуры парового конденсата в паропроводе ниже по потоку относительно второго нагревательного устройства, причем чем выше температура абсорбирующего раствора, тем выше бывает температура парового конденсата в паропроводе. В приведенном выше варианте (15) способа регенерации соотношение между первым расходом и вторым расходом регулируется так, чтобы температура абсорбирующего раствора выше по потоку относительно второго нагревательного устройства, расположенного на нижнем по потоку участке, находилась в заданном диапазоне, следовательно, корректируя указанное соотношение, можно легко регулировать в заданном диапазоне температуру парового конденсата, полученного в установке для регенерации абсорбирующего раствора.

Полезные эффекты

Согласно по меньшей мере одному из вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается установка для регенерации абсорбирующего раствора, установка для извлечения CO₂ и способ регенерации абсорбирующего раствора, при реализации которых облегчается регулирование температуры текучей среды, получаемой в установке для регенерации абсорбирующего раствора.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана блок-схема установки для извлечения CO₂, содержащей установку для регенерации абсорбирующего раствора, согласно одному из вариантов осуществления изобретения;

на фиг. 2 – блок-схема установки для извлечения CO₂, содержащей установку для регенерации абсорбирующего раствора, согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

Осуществление изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Однако предполагается, если не указано иное, что размеры, материалы, конфигурации, относительные положения и другие признаки компонентов, описанных в вариантах осуществления изобретения, должны интерпретироваться исключительно как иллюстративные и не ограничивающие объем настоящего изобретения.

На фиг. 1 и 2 представлены блок-схемы установки для извлечения CO₂, содержащей установку для регенерации абсорбирующего раствора, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Установка для извлечения CO₂, показанная на фиг. 1 и 2, представляет собой установку для извлечения CO₂ из отходящего дымового газа, выпускаемого электростанцией, заводом или тому подобным. Как показано на чертеже, установка 1 для извлечения CO₂ содержит абсорбер 2 для извлечения CO₂ из дымового газа посредством абсорбирующего раствора и установку 4 для регенерации абсорбирующего раствора, содержащую регенератор 6 для регенерации абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂ в абсорбере 2. Установка 4 для регенерации абсорбирующего раствора содержит основной трубопровод 10 для обогащенного раствора, проходящий от абсорбера 2 к регенератору 6, регенерационный ребойлер 24 (ребойлер) для нагрева абсорбирующего раствора, сохраняемого в регенераторе 6, и трубопровод 20 ребойлера, выполненный с возможностью подачи абсорбирующего раствора, хранящегося в регенераторе 6, в регенерационный ребойлер 24.

Дымовой газ, выпускаемый заводом или тому подобным, поступает в абсорбер 2 по линии 8 подачи дымового газа. Дымовой газ, выпускаемый заводом или тому подобным, может вводиться в абсорбер 2 после предварительной обработки, такой как удаление серы и охлаждение.

Абсорбер 2 содержит абсорбционную секцию 32 для извлечения газообразного CO₂ из дымового газа, промывочный отсек 34 для промывки дымового газа, из которого был извлечен газообразный CO₂, и туманоуловитель 40, расположенный над промывочным отсеком 34, для удаления влаги из дымового газа.

В абсорбционную секцию 32 подается абсорбирующий раствор (обедненный раствор), сохраняющийся в донном участке колонны регенератора 6, по трубопроводу 16 для обедненного раствора. Трубопровод 16 для обедненного раствора снабжен насосом 17, обеспечивающим перекачку обедненного раствора. Дымовой газ, вводимый в абсорбер 2 по линии 8 подачи дымового газа, протекает в абсорбере 2 от донного участка вверх и поступает в абсорбционную секцию 32, в которой приводится в противоточный контакт с абсорбирующим раствором (обедненным раствором), подаваемым в абсорбционную секцию 32 сверху. В результате этого абсорбирующий раствор поглощает присутствующий в дымовом газе CO₂, удаляя его из дымового газа. В абсорбционной секции 32 может использоваться насадочный абсорбер с наполнителем из любого материала.

Абсорбирующий раствор представляет собой жидкость, содержащую абсорбирующий CO₂ агент. Хотя тип абсорбирующего CO₂ агента не ограничен, в качестве абсорбирующего CO₂ агента можно использовать амины, например алканоламины в виде моноэтаноламинов и диэтаноламинов, и различные щелочные растворы, отличные от аминов, такие как гидроксид натрия, гидроксид калия и гидроксид кальция.

Абсорбирующий раствор, поглотивший CO₂ из дымового газа в абсорбционной секции 32, опускается в донный участок колонны абсорбера 2, в котором сохраняется. Абсорбирующий раствор, сохраняемый в донном участке абсорбера 2, представляет собой обогащенный раствор, имеющий более высокую концентрацию CO₂, чем абсорбирующий раствор (обедненный раствор), сохраняемый в донном участке регенератора 6, как будет описано ниже.

Промывочный отсек 34 выполнен с возможностью промывки дымового газа с целью удаления остатков абсорбирующего CO₂ агента. Промывочный отсек 34 снабжается промывочной водой по циркуляционной линии 38 сверху. Когда дымовой газ после удаления CO₂ вступает в контакт с промывочной водой в промывочном отсеке 34, абсорбирующий CO₂ агент, захваченный дымовым газом, растворяется в промывной воде и может использоваться. Под промывочным отсеком 34 расположена нижняя тарелка 36. Промывочная вода, которая опустилась вниз из промывочного отсека 34 и сохраняется на нижней тарелке 36, циркулирует по циркуляционной линии 38 с помощью циркуляционного насоса 39 и снова подается в промывочный отсек 34 сверху.

Дымовой газ, из которого был удален абсорбирующий CO₂ агент, проходит через расположенный над промывочным отсеком 34 туманоуловитель 40, который улавливает влагу, содержащуюся в дымовом газе. Обезвоженный дымовой газ выводится наружу из верхнего участка 42 колонны абсорбера 2.

Абсорбирующий раствор (обогащенный раствор), сохраняемый в донном участке абсорбера 2, подается из абсорбера 2 в регенератор 6 по основному трубопроводу 10 для обогащенного раствора. Основной трубопровод 10 для обогащенного раствора снабжен насосом 11 для перекачки обогащенного раствора из донного участка абсорбера 2 в регенератор 6. Кроме того, предусмотрен первый теплообменник 18 (первое нагревательное устройство), который расположен на основном трубопроводе 10 для обогащенного раствора и обеспечивает теплообмен между обогащенным раствором, проходящим по основному трубопроводу 10 для обогащенного раствора, и абсорбирующим раствором (обедненным раствором), проходящим по трубопроводу 16 для обедненного раствора, как будет описано ниже. Нагрев в теплообменнике 18 обогащенного раствора в результате теплообмена с обедненным раствором, имеющим относительно высокую температуру, способствует регенерации абсорбирующего раствора в регенераторе 6, как будет описано ниже.

Регенератор 6 содержит выпускную секцию 44 для выпуска газообразного CO₂ из обогащенного раствора и нижнюю тарелку 46, расположенную под выпускной секцией 44. Выпускная секция 44 содержит наполнитель и снабжается сверху абсорбирующим раствором (обогащенным раствором) по основному трубопроводу 10 для обогащенного раствора. В варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 1, выпускная секция 44 содержит первый выпускной отсек 44A и второй выпускной отсек 44B, расположенный под первым выпускным отсеком 44A.

В выпускной секции 44 обогащенный раствор, подаваемый, как описано выше, нагревается посредством насыщенного пара, поступающего из регенерационного ребойлера 24, в результате чего высвобождается газообразный CO₂, а абсорбирующий раствор становится обедненным раствором с относительно низким содержанием CO₂. Обедненный раствор выходит из выпускной секции 44 в виде капель, падающих на нижнюю тарелку 46.

Высвобождаемый в выпускной секции 44 из обогащенного раствора газообразный CO₂ поднимается вверх и поступает в верхний участок выпускной секции 44 регенератора 6, проходит через туманоуловитель 48, в котором извлекается влага, после чего выводится из регенератора 6 по выпускному трубопроводу 28, соединенному с верхней частью регенератора 6. Выпускной трубопровод 28 снабжен конденсатором 30. Конденсатор 30 выполнен с возможностью охлаждения газообразного CO₂, выпускаемого из регенератора 6, посредством теплообмена с охлаждающей водой для конденсации влаги, содержащейся в газообразном CO₂. Обезвоженный таким образом газообразный CO₂ получают в виде продукта. На выпускном трубопроводе 28, ниже по потоку относительно конденсатора 30, может быть расположен газожидкостный сепаратор (не показан) для отделения газообразного CO₂ от конденсата.

Регенератор 6 соединен с ребойлером 24 посредством трубопровода 20 ребойлера. Трубопровод 20 ребойлера выполнен с возможностью отвода сохраняемого в регенераторе 6 абсорбирующего раствора с последующим возвратом абсорбирующего раствора в регенератор 6 через регенерационный ребойлер 24. Регенерационный ребойлер 24 выполнен с возможностью нагрева абсорбирующего раствора (обедненного раствора), вводимого по трубопроводу 20 ребойлера, посредством теплообмена с теплоносителем. В регенерационный ребойлер 24 по паропроводу 22 подается пар в качестве теплоносителя.

Обедненный раствор, поступающий на нижнюю тарелку 46 регенератора 6, выводится из регенератора 6 через впускной участок 20а трубопровода 20 ребойлера и вводится в регенерационный ребойлер 24. В регенерационном ребойлере 24 обедненный раствор, поступающий через впускной участок 20а трубопровода ребойлера, нагревается в результате теплообмена с паром, подаваемым по паропроводу 22.

Обедненный раствор, нагретый в регенерационном ребойлере 24, в котором по меньшей мере одна фаза частично изменяется на паровую фазу, поступает в выпускной участок 20b трубопровода 20 ребойлера в многофазном газожидкостном состоянии. Абсорбирующий раствор (обедненный раствор), выходящий из регенерационного ребойлера 24, возвращается в регенератор 6 через выпускной участок 20b трубопровода ребойлера, точнее, он вводится в донный участок (под нижней тарелкой 46) регенератора 6 через выпускной участок 20b трубопровода ребойлера.

Насыщенный пар, вводимый в донный участок регенератора 6 через выпускной участок 20b трубопровода ребойлера, поднимается в регенераторе 6 вверх через нижнюю тарелку 46 и используется для нагрева обогащенного раствора в выпускной секции 44 для высвобождения CO₂, содержащегося в обогащенном растворе, как описано выше.

Обедненный раствор, вводимый в донный участок регенератора 6 через выпускной участок 20b трубопровода ребойлера (то есть обедненный раствор, фазовый состав которого не изменяется в регенерационном ребойлере 24), сохраняется в донном участке регенератора 6. Указанный обедненный раствор выводится из донного участка регенератора 6 по трубопроводу 16 для обедненного раствора и подается в абсорбционную секцию 32 абсорбера 2 насосом 17, расположенным в трубопроводе 16 для обедненного раствора. Раствор, возвращенный таким образом в абсорбер 2, снова используется в абсорбционной секции 32 в качестве абсорбирующего раствора для извлечения CO₂ из дымового газа. Обедненный раствор, проходящий по трубопроводу 16 для обедненного раствора, охлаждается в первом теплообменнике 18 в результате теплообмена с обогащенным раствором, проходящим по основному трубопроводу 10 для обогащенного раствора.

Установка 4 для регенерации абсорбирующего раствора дополнительно содержит отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора, ответвленный от основного трубопровода 10 для обогащенного раствора. Отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора выполнен с возможностью подачи в регенератор 6 части абсорбирующего раствора (обогащенного раствора), проходящего по основному трубопроводу 10 для обогащенного раствора.

Отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора содержит первый отводящий участок 12a, ответвляющийся от основного трубопровода 10 для обогащенного раствора в первой точке 61 ответвления, расположенной выше по потоку относительно первого теплообменника 18 (первого нагревательного устройства), и второй отводящий участок 12b, ответвляющийся от основного трубопровода 10 для обогащенного раствора во второй точке 62 ответвления, расположенной ниже по потоку относительно первого теплообменника 18. Кроме того, отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора содержит нижний по потоку участок 12c (участок, расположенный ниже по потоку относительно точки соединения первого отводящего участка 12a со вторым отводящим участком 12b).

Поскольку первый отводящий участок 12a ответвляется от основного трубопровода 10 для обогащенного раствора в точке ответвления, расположенной выше по потоку относительно первого теплообменника 18, в первый отводящий участок 12a проходит абсорбирующий раствор, который не был нагрет первым теплообменником 18. С другой стороны, поскольку второй отводящий участок 12b ответвляется от основного трубопровода 10 для обогащенного раствора в точке ответвления, расположенной ниже по потоку относительно первого теплообменника 18, через второй отводящий участок 12b проходит абсорбирующий раствор, нагретый первым теплообменником 18. Следовательно, температура абсорбирующего раствора, проходящего через второй отводящий участок 12b, выше, чем температура абсорбирующего раствора, проходящего через первый отводящий участок.

В иллюстративном варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 1, нижний по потоку участок 12c отводного трубопровода 12 для обогащенного раствора соединен с регенератором 6, причем через нижний по потоку участок 12c абсорбирующий раствор (обогащенный раствор) подается к верхнему участку второго выпускного отсека 44B. Таким образом, абсорбирующий раствор, подаваемый во второй выпускной отсек 44B, нагревается насыщенным паром из регенерационного ребойлера 24, как и абсорбирующий раствор, подаваемый из основного трубопровода 10 для обогащенного раствора в выпускные отсеки 44A, 44B.

В иллюстративном варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 2, нижний по потоку участок 12с отводного трубопровода 12 для обогащенного раствора соединен с выпускным участком 20b трубопровода ребойлера. Абсорбирующий раствор (обогащенный раствор), поступающий в выпускной участок 20b трубопровода ребойлера через нижний по потоку участок 12c, объединяется с абсорбирующим раствором (обедненным раствором), выпускаемым из регенерационного ребойлера 24 в выпускной участок 20b трубопровода ребойлера, и проходит в донный участок колонны регенератора 6.

В установке 4 для регенерации абсорбирующего раствора, показанной на фиг. 1 и 2, второй теплообменник 26 (второе нагревающее устройство) расположен на паропроводе 22, по которому протекает пар, подаваемый в регенерационный ребойлер 24. Второй теплообменник 26 выполнен с возможностью теплообмена между абсорбирующим раствором, проходящим через нижний по потоку участок 12с отводного трубопровода 12 для обогащенного раствора, и конденсатом пара, используемого для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере 24. Таким образом, абсорбирующий раствор, проходящий через нижний по потоку участок 12c, нагревается.

Паровой конденсат, подаваемый во второй теплообменник 26 по паропроводу 22, охлаждается в результате теплообмена с абсорбирующим раствором, а затем выводится из второго теплообменника 26. Паровой конденсат, выводимый из второго теплообменника. 26, подается в такое устройство, как бойлер, в котором используется.

Установка 4 для регенерации абсорбирующего раствора дополнительно содержит регулирующие средства 60 для регулирования соотношения между первым расходом абсорбирующего раствора (обогащенного раствора), проходящего через первый отводящий участок 12а, и вторым расходом абсорбирующего раствора (обогащенного раствора), проходящего через второй отводящий участок 12b.

В иллюстративных вариантах осуществления изобретения, представленных на фиг. 1 и 2, регулирующие средства 60 содержат первый клапан 14, расположенный на первом отводящем участке 12a, и второй клапан 15, расположенный на втором отводящем участке 12b. Первый клапан 14 выполнен с возможностью регулирования первого расхода абсорбирующего раствора, проходящего через первый отводящий участок 12а. Второй клапан 15 выполнен с возможностью регулирования второго расхода абсорбирующего раствора, проходящего через второй отводящий участок 12b.

Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, в установке 4 для регенерации абсорбирующего раствора может быть установлен только один клапан, то есть первый клапан 14 или второй клапан 15.

Первый отводящий участок 12a может быть снабжен расходомером 50 для измерения расхода абсорбирующего раствора в первом отводящем участке 12a. Второй отводящий участок 12b может быть снабжен расходомером 51 для измерения расхода абсорбирующего раствора во втором отводящем участке 12b.

Регулирующие средства 60 могут содержать контроллер (не показан), выполненный с возможностью регулирования степени открытия первого клапана 14 и/или второго клапана 15. В качестве альтернативы степень открытия первого клапана 14 и/или второго клапана 15 может регулироваться вручную.

Контроллер может быть выполнен с возможностью регулирования степени открытия первого клапана 14 и/или второго клапана 15 на основании показаний расходомера 50, 51. Кроме того, контроллер может быть выполнен с возможностью регулирования степени открытия первого клапана 14 и/или второго клапана 15 на основании показаний температурных датчиков 71–75, расположенных в заданных местах установки 4 для регенерации абсорбирующего раствора.

Из описанной выше установки 4 для регенерации абсорбирующего раствора текучая среда, удаленная из абсорбирующего раствора, также как и текучая среда, полученная после теплообмена с абсорбирующим раствором, может быть выведена в виде продукта и использована на производственном оборудовании. Например, как описано выше, газообразный CO₂ (текучая среда, удаленная из абсорбирующего раствора), высвобождаемый из абсорбирующего раствора в регенераторе 6, выводится в виде продукта CO₂ по выпускному трубопроводу 28, соединенному с верхним участком колонны регенератора 6. Между тем паровой конденсат выходит из регенерационного ребойлера 24 по паропроводу 22 и поступает во второй теплообменник 26, в котором вступает в теплообмен с абсорбирующим раствором, проходящим через нижний по потоку участок 12c, в результате чего выходит текучая среда (текучая среда после теплообмена с абсорбирующим раствором), которая может использоваться в промышленном оборудовании, таком как бойлер. Указанный продукт CO₂ и паровой конденсат, полученные на установке 4 для регенерации абсорбирующего раствора, должны удовлетворять заданным температурным условиям в соответствии с применением.

С другой стороны, как и в установке 4 для регенерации абсорбирующего раствора, показанной на фиг. 1 или 2, в установке, в которой часть абсорбирующего раствора (обогащенного раствора), поступающего из абсорбера 2, в регенератор 6, отводится и направляется в регенератор 6, температура в верхнем участке абсорбера может повышаться.

Например, в установке 4 для регенерации абсорбирующего раствора, показанной на фиг. 1 или 2, чем больше расход в ответвлении от основного трубопровода 10 для обогащенного раствора (первый расход абсорбирующего раствора в первом отводящем участке 12a), расположенного выше по потоку относительно первого теплообменника 18, тем меньше абсорбирующего раствора (обогащенного раствора) подается в первый теплообменник 18. Соответственно, температура ниже по потоку относительно первого теплообменника 18 в основном трубопроводе 10 для обогащенного раствора повышается, и обогащенный раствор, имеющий повышенную температуру, подается в регенератор 6 по основному трубопроводу 10 для обогащенного раствора. Поскольку температура в верхнем участке колонны регенератора 6 зависит от температуры обогащенного раствора, подаваемого по основному трубопроводу 10 для обогащенного раствора, температура в верхнем участке колонны регенератора 6 повышается. Соответственно, температура продукта CO₂, выводимого через верхний участок колонны регенератора 6 и выпускной трубопровод 28, также повышается и может быть выше требуемой для продукта температуры.

Кроме того, температура текучей среды, выводимой из установки, может колебаться в связи с изменениями рабочего режима (температуры и т.д.) установки, поэтому может затрудняться поддержание температуры текучей среды в требуемом диапазоне.

Например, температура охлаждающей воды, подаваемой в конденсатор 30, расположенный на выпускном трубопроводе 28, изменяется в зависимости от сезона. Температура охлаждающей воды выше летом при высокой температуре окружающей среды и ниже зимой при низкой температуре окружающей среды. Поскольку на температуру газообразного CO₂, охлаждаемого в конденсаторе 30, влияет температура охлаждающей воды, при слишком высокой или слишком низкой температуре охлаждающей воды температура CO₂, выводимого после прохождения через конденсатор 30, может не соответствовать требуемой для продукта температуре.

Может потребоваться изменение температуры парового конденсата, выходящего из второго теплообменника 26, если изменена конструкция оборудования (например, бойлера), в которое подается паровой конденсат.

В установке 4 для регенерации абсорбирующего раствора, согласно описанным выше вариантам осуществления изобретения, посредством регулирующих средств 60 можно регулировать отношение первого расхода абсорбирующего раствора с относительно низкой температурой, проходящего через первый отводящий участок 12а, ко второму расходу абсорбирующего раствора с относительно высокой температурой, проходящего через второй отводящий участок 12b. Соответственно, можно регулировать температуру T1 (температуру, измеренную первым температурным датчиком 71) абсорбирующего раствора в нижнем по потоку участке 12c, расположенном ниже по потоку относительно точки соединения первого отводящего участка 12a со вторым отводящим участком 12b, или температуру T2 (температуру, измеренную вторым температурным датчиком 72) абсорбирующего раствора в основном трубопроводе 10 для обогащенного раствора ниже по потоку относительно первого теплообменника 18. Соответственно, можно регулировать температуру текучей среды (например, продукта CO₂), удаленной из абсорбирующего раствора в установке 4 для регенерации абсорбирующего раствора, или текучей среды (например, парового конденсата), которая вступает в теплообмен с абсорбирующим раствором в установке 4 для регенерации абсорбирующего раствора.

Отношение F1/F2 можно регулировать путем регулирования степени открытия по меньшей мере одного из клапанов, то есть первого клапана 14 или второго клапана 15.

Например, чтобы снизить температуру T2 абсорбирующего раствора в основном трубопроводе 10 для обогащенного раствора ниже по потоку относительно первого теплообменника 18, можно посредством регулирующих средств 60 (например, посредством первого клапана 14 и/или второго клапана 15) уменьшить отношение F1/F2, то есть отношение первого расхода F1 абсорбирующего раствора с относительно низкой температурой, проходящего через первый отводящий участок 12a, ко второму расходу F2 абсорбирующего раствора с относительно высокой температурой, проходящего через второй отводящий участок 12b.

Между тем, например, чтобы повысить температуру T1 абсорбирующего раствора в нижнем по потоку участке 12c отводного трубопровода 12 для обогащенного раствора, можно посредством регулирующих средств 60 (например, посредством первого клапана 14 и/или второго клапана 15) уменьшить отношение F1/F2, то есть отношение первого расхода F1 абсорбирующего раствора с относительно низкой температурой, проходящего через первый отводящий участок 12a, ко второму расходу F2 абсорбирующего раствора с относительно высокой температурой, проходящего через второй отводящий участок 12b.

Таким образом, регулируя посредством регулирующих средств 60 отношение F1/F2, то есть отношение первого расхода F1 абсорбирующего раствора с относительно низкой температурой, проходящего через первый отводящий участок 12а, ко второму расходу F2 абсорбирующего раствора с относительно высокой температурой, проходящего через второй отводящий участок 12b, можно легко регулировать в требуемом диапазоне температуру текучей среды, выходящей из установки 4 для регенерации абсорбирующего раствора.

Регулирующие средства 60 могут быть выполнены с возможностью регулирования отношения F1/F2, то есть соотношения между первым расходом F1 и вторым расходом F2, как описано выше, а также регулирования расхода (F1 + F2), который является расходом абсорбирующего раствора, отводимого из основного трубопровода 10 для обогащенного раствора в отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора (в первый отводящий участок 12а и второй отводящий участок 12b).

Отношение F1/F2, а также расход (F1 + F2) в ответвлении можно регулировать, регулируя степень открытия по меньшей мере одного из клапанов, то есть первого клапана 14 или второго клапана 15.

Поскольку можно регулировать расход абсорбирующего раствора, отводимого из основного трубопровода 10 для обогащенного раствора в отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора, можно регулировать более гибко, например, теплообмен между абсорбирующим раствором, проходящим через нижний по потоку участок 12c отводного трубопровода 12 для обогащенного раствора, и паровым конденсатом во втором теплообменнике 26. Таким образом, можно более гибко регулировать температуру текучей среды (например, парового конденсата), выходящей из установки 4 для регенерации абсорбирующего раствора.

Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, регулирующие средства 60 могут быть выполнены с возможностью регулирования отношения F1/F2, то есть соотношения между первым расходом F1 и вторым расходом F2, таким образом, чтобы температура T3 в верхнем участке колонны регенератора 6 находилась в заданном диапазоне. В качестве альтернативы регулирующие средства 60 могут быть выполнены с возможностью регулирования отношения F1/F2, а также первого расхода F1 и второго расхода F2, чтобы температура T3 в верхнем участке колонны регенератора 6 находилась в заданном диапазоне. Температура участка выпускного трубопровода 28, который сообщен с верхним участком колонны выше по потоку относительно конденсатора 30 (то есть температура, измеренная третьим температурным датчиком 73), может рассматриваться как температура T3 в верхнем участке колонны регенератора 6.

Посредством регулирующих средств 60 можно регулировать отношение F1/F2, то есть отношение первого расхода F1 ко второму расходу F2, регулируя степень открытия первого клапана 14 и второго клапана 15 на основании показаний третьего температурного датчика 73, расположенного на выпускном трубопроводе 28 выше по потоку относительно конденсатора 30.

Газообразный СО₂, высвобождаемый из абсорбирующего раствора, нагретого в регенераторе 6, выводится через верхний участок колонны регенератора 6 в виде продукта CO₂. Согласно описанным выше вариантам осуществления изобретения, первый расход F1 и второй расход F2 и/или отношение F1/F2 регулируются так, чтобы температура в верхнем участке колонны регенератора 6 находилась в заданном диапазоне, следовательно, корректируя указанные величины, можно легко регулировать в требуемом диапазоне температуру продукта CO₂, выводимого из установки 4 для регенерации абсорбирующего раствора.

В некоторых вариантах осуществления изобретения регулирующие средства 60 могут быть выполнены с возможностью регулирования отношения F1/F2, то есть соотношения между первым расходом F1 и вторым расходом F2, так, чтобы температура T2 абсорбирующего раствора в основном трубопроводе 10 для обогащенного раствора ниже по потоку относительно второго отводящего участка 12b находилась в заданном диапазоне. В качестве альтернативы регулирующие средства 60 могут быть выполнены с возможностью регулирования отношения F1/F2, а также первого расхода F1 и второго расхода F2 так, чтобы температура T2 абсорбирующего раствора в основном трубопроводе 10 для обогащенного раствора ниже по потоку относительно второго отводящего участка 12b находилась в заданном диапазоне.

Посредством регулирующих средств 60 можно регулировать отношение F1/F2, а также первый расход F1 и второй расход F2, регулируя степень открытия первого клапана 14 и второго клапана 15 на основании показаний второго температурного датчика 72, расположенного на основном трубопроводе 10 для обогащенного раствора ниже по потоку относительно второго отводящего участка 12b.

В регенераторе 6 абсорбирующий раствор, поступающий из основного трубопровода 10 для обогащенного раствора, нагревается за счет контакта с насыщенным паром, при этом выделившийся из него CO₂ проходит в выпускной трубопровод 28 через верхний участок колонны. Следовательно, температура T2 абсорбирующего раствора в основном трубопроводе 10 для обогащенного раствора ниже по потоку относительно второго отводящего участка 12b может служить показателем температуры в верхнем участке колонны регенератора 6. Чем выше температура абсорбирующего раствора в основном трубопроводе 10 для обогащенного раствора, тем выше температура в верхнем участке колонны регенератора 6. Согласно описанным выше вариантам осуществления изобретения, первый расход F1 и второй расход F2 и/или отношение F1/F2 регулируются так, чтобы температура абсорбирующего раствора в основном трубопроводе 10 для обогащенного раствора ниже по потоку относительно второго отводящего участка 12b находилась в заданном диапазоне, следовательно, корректируя указанные величины, можно легко регулировать в заданном диапазоне температуру продукта CO₂, выводимого из установки 4 для регенерации абсорбирующего раствора.

В некоторых вариантах осуществления изобретения регулирующие средства 60 могут быть выполнены с возможностью регулирования отношения F1/F2, то есть соотношения между первым расходом F1 и вторым расходом F2, таким образом, чтобы температура T4 парового конденсата в паропроводе 22 ниже по потоку относительно второго теплообменника 26 находилась в заданном диапазоне. В качестве альтернативы регулирующие средства 60 могут быть выполнены с возможностью регулирования отношения F1/F2, а также первого расхода F1 и второго расхода F2 так, чтобы температура T4 парового конденсата в паропроводе 22 ниже по потоку относительно второго теплообменника 26 находилась в заданном диапазоне.

Посредством регулирующих средств 60 можно регулировать отношение F1/F2, а также первый расход F1 и второй расход F2, регулируя степень открытия первого клапана 14 и второго клапана 15 на основании показаний четвертого температурного датчика 74, установленного на участке паропровода 22 ниже по потоку относительно второго теплообменника 26.

Согласно описанным выше вариантам осуществления изобретения, первый расход F1 и второй расход F2 и/или отношение F1/F2 регулируются так, чтобы температура парового конденсата в паропроводе 22 ниже по потоку относительно второго теплообменника 26 находилась в заданном диапазоне, следовательно, корректируя указанные величины, можно легко регулировать в заданном диапазоне температуру парового конденсата, полученного на установке 4 для регенерации абсорбирующего раствора.

Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, регулирующие средства 60 могут быть выполнены с возможностью регулирования отношения F1/F2, то есть соотношения между первым расходом F1 и вторым расходом F2, так, чтобы температура T1 абсорбирующего раствора выше по потоку относительно второго нагревательного теплообменника 26, расположенного на нижнем по потоку участке 12с, находилась в заданном диапазоне. В качестве альтернативы регулирующие средства 60 могут быть выполнены с возможностью регулирования отношения F1/F2, а также первого расхода F1 и второго расхода F2 таким образом, чтобы температура T1 абсорбирующего раствора выше по потоку относительно второго теплообменника 26, расположенного на нижнем по потоку участке 12c, находилась в заданном диапазоне.

Посредством регулирующих средств 60 можно регулировать отношение F1/F2, а также первый расход F1 и второй расход F2, регулируя степень открытия первого клапана 14 и второго клапана 15 на основании показаний первого температурного датчика 71, установленного на нижнем по потоку участке 12с отводного трубопровода 12 для обогащенного раствора, то есть выше по потоку относительно второго теплообменника 26.

Абсорбирующий раствор из нижнего по потоку участка 12c отводного трубопровода 12 для обогащенного раствора, то есть выше по потоку относительно второго теплообменника 26, и паровой конденсат из паропровода 22 ниже по потоку относительно второго теплообменника 26 вступают в теплообмен во втором теплообменнике. 26. Следовательно, температура T1 абсорбирующего раствора в нижнем по потоку участке 12c, то есть выше по потоку относительно второго теплообменника 26, может служить показателем температуры T4 парового конденсата в паропроводе 22 ниже по потоку относительно второго теплообменника 26. Согласно описанным выше вариантам осуществления изобретения, первый расход F1 и второй расход F2 и/или отношение F1/F2 регулируются так, чтобы температура T1 абсорбирующего раствора в нижнем по потоку участке 12c отводного трубопровода 12 для обогащенного раствора, то есть выше по потоку относительно второго теплообменника 26, находилась в заданном диапазоне, следовательно, корректируя указанные величины, можно легко регулировать в требуемом диапазоне температуру парового конденсата, полученного на установке 4 для регенерации абсорбирующего раствора.

В иллюстративном варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 2, регулирующие средства 60 могут быть выполнены с возможностью регулирования отношения F1/F2, то есть соотношения между первым расходом F1 и вторым расходом F2, так, чтобы температура T5 абсорбирующего раствора в нижнем по потоку участке 12c, то есть ниже по потоку относительно второго теплообменника 26, находилась в заданном диапазоне. В качестве альтернативы регулирующие средства 60 могут быть выполнены с возможностью регулирования отношения F1/F2, а также первого расхода F1 и второго расхода F2 так, чтобы температура T5 абсорбирующего раствора в нижнем по потоку участке 12c, то есть ниже по потоку относительно второго теплообменника 26, находилась в заданном диапазоне.

Посредством регулирующих средств 60 можно регулировать отношение F1/F2, а также первый расход F1 и второй расход F2, регулируя степень открытия первого клапана 14 и второго клапана 15 на основании показаний пятого температурного датчика 75, установленного на нижнем по потоку участке 12c, то есть ниже по потоку относительно второго теплообменника 26.

Выпускной участок 20b ребойлера, в зависимости от состояния потока текучей среды, включающей абсорбирующий раствор (обедненный раствор), то есть труба, формирующая выпускной участок 20b трубопровода ребойлера, может подвергаться вибрации. Например, когда поток из регенерационного ребойлера 24 представляет собой двухфазный поток газожидкостной смеси, указанный поток может являться объемным (снарядный режим потока) или кольцевым потоком (кольцевой режим потока) в зависимости от соотношения газовой компоненты и жидкостной компоненты, расхода и других факторов. Когда поток в трубе является объемным, труба может подвергаться вибрации. Если поток в трубе является кольцевым, вибрация трубы менее вероятна.

Согласно описанным выше вариантам осуществления изобретения, можно увеличить расход абсорбирующего раствора в выпускном участке 20b трубопровода ребойлера за счет абсорбирующего раствора (обогащенного раствора), поступающего из нижнего по потоку участка 12c отводного трубопровода 12 для обогащенного раствора, а также можно регулировать температуру абсорбирующего раствора. Соответственно, вибрация трубы может быть существенно подавлена посредством эффективного регулирования режима течения в выпускном участке 20b трубопровода ребойлера.

Настоящее изобретение не ограничивается подробно описанными выше вариантами его осуществления, то есть допускаются различные корректировки и изменения.

Кроме того, термины, определяющие в настоящем описании относительное или точное расположение, например: «в направлении», «вдоль направления», «параллельно», «ортогонально», «по центру», «концентрически» и «коаксиально», – не должны толковаться как указывающие на расположение только в строго буквальном смысле, при этом могут охватывать расположение с отклонением в пределах допуска, с угловым отклонением, либо отклонением на некоторое расстояние, при условии одинаковой функциональности.

Термины, определяющие одинаковое состояние, например, «похожий», «равный» и «единообразный», не должны толковаться как указывающие только на состояние, при котором признаки являются строго одинаковыми, при этом могут охватывать состояния с отклонением в пределах допуска или иные состояния, при условии одинаковой функциональности.

Кроме того, термины, определяющие форму, например «прямоугольный» или «цилиндрический», не должны толковаться как обозначающие строгую геометрическую форму, а включают также форму с неровностями или со скошенными углами в пределах диапазона, при котором может быть достигнут аналогичный эффект.

Следует отметить, что выражения, такие как «содержать», «включать», «иметь», «содержать в себе» и «входить в состав», не являются ограничительными и не исключают добавления других компонентов.

Перечень ссылочных позиций

1 – Установка для извлечения CO₂

2 – Абсорбер

4 –Установка для регенерации абсорбирующего раствора

6 – Регенератор

8 – Линия подачи дымового газа

10 – Основной трубопровод для обогащенного раствора

11 – Насос для обогащенного раствора

12 – Отводной трубопровод для обогащенного раствора

12a – Первый отводящий участок

12b – Второй отводящий участок

12c – Нижний по потоку участок

14 – Первый клапан

15 – Второй клапан

16 – Трубопровод для обедненного раствора

17 – Насос для обедненного раствора

18 – Первый теплообменник

20 – Трубопровод ребойлера

20а – Впускной участок трубопровода ребойлера

20b – Выпускной участок трубопровода ребойлера

22 – Паропровод

24 – Регенерационный ребойлер

26 – Второй теплообменник

28 – Выпускной трубопровод

30 – Конденсатор

32 – Абсорбционная секция

34 – Промывочный отсек

36 – Нижняя тарелка

38 – Циркуляционная линия

39 – Циркуляционный насос

40 – Туманоуловитель

42 – Верхний участок колонны

44 – Выпускная секция

44A – Первый выпускной отсек

44B – Второй выпускной отсек

46 – Нижняя тарелка

48 – Туманоуловитель

50 – Расходомер

51 – Расходомер

60 – Регулирующие средства

61 – Первая точка ответвления

62 – Вторая точка ответвления

71 – Первый температурный датчик

72 – Второй температурный датчик

73 – Третий температурный датчик

74 – Четвертый температурный датчик

75 – Пятый температурный датчик.

Группа изобретений относится к установке для регенерации абсорбирующего раствора, к установке для извлечения CO₂ и к способу регенерации абсорбирующего раствора. Установка для регенерации абсорбирующего раствора содержит регенератор для регенерации абсорбирующего раствора посредством удаления CO₂ из абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂, основной трубопровод для обогащенного раствора, обеспечивающий подачу абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂, в первое место регенератора. Также содержит первое нагревательное устройство для нагрева абсорбирующего раствора, проходящего по основному трубопроводу для обогащенного раствора, причем первое нагревательное устройство расположено на основном трубопроводе для обогащенного раствора. И содержит отводной трубопровод для обогащенного раствора, обеспечивающий подачу части абсорбирующего раствора, проходящего по основному трубопроводу для обогащенного раствора, в регенератор, причем отводной трубопровод для обогащенного раствора ответвляется от основного трубопровода для обогащенного раствора. Отводной трубопровод для обогащенного раствора содержит первый отводящий участок, ответвляющийся от первой точки ответвления, расположенной на основном трубопроводе для обогащенного раствора и выше по потоку относительно первого нагревательного устройства, второй отводящий участок, ответвляющийся от второй точки ответвления, расположенной на основном трубопроводе для обогащенного раствора и ниже по потоку относительно первого нагревательного устройства; и нижний по потоку участок, который является участком, расположенным ниже по потоку относительно точки соединения первого отводящего участка со вторым отводящим участком. Нижний по потоку участок выполнен с возможностью подачи части абсорбирующего раствора во второе место регенератора, причем второе место расположено ниже первого места. Установка для регенерации абсорбирующего раствора дополнительно содержит регулирующие средства для регулирования соотношения между первым расходом абсорбирующего раствора, проходящего через первый отводящий участок, и вторым расходом абсорбирующего раствора, проходящего через второй отводящий участок. Также заявлена установка для извлечения СО₂, содержащая абсорбер и заявленную установку для регенерации абсорбирующего раствора, и способ регенерации абсорбирующего раствора. Группа изобретений обеспечивает облегчение регулирования температуры текучей среды, получаемой на установке для регенерации абсорбирующего раствора. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для регенерации абсорбирующего раствора, содержащая:

регенератор для регенерации абсорбирующего раствора посредством удаления CO₂ из абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂;

основной трубопровод для обогащенного раствора, обеспечивающий подачу абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂, в первое место регенератора, причем указанное первое место расположено в верхнем участке регенератора;

первое нагревательное устройство для нагрева абсорбирующего раствора, проходящего по основному трубопроводу для обогащенного раствора, причем первое нагревательное устройство расположено на основном трубопроводе для обогащенного раствора; и

отводной трубопровод для обогащенного раствора, обеспечивающий подачу части абсорбирующего раствора, проходящего по основному трубопроводу для обогащенного раствора, в регенератор, причем отводной трубопровод для обогащенного раствора ответвляется от основного трубопровода для обогащенного раствора,

при этом отводной трубопровод для обогащенного раствора содержит:

- первый отводящий участок, ответвляющийся от первой точки ответвления, расположенной на основном трубопроводе для обогащенного раствора и выше по потоку относительно первого нагревательного устройства;

- второй отводящий участок, ответвляющийся от второй точки ответвления, расположенной на основном трубопроводе для обогащенного раствора и ниже по потоку относительно первого нагревательного устройства; и

- нижний по потоку участок, который является участком, расположенным ниже по потоку относительно точки соединения, в которой первый отводящий участок и второй отводящий участок соединены вместе,

при этом нижний по потоку участок выполнен с возможностью подачи части абсорбирующего раствора во второе место регенератора, причем второе место расположено ниже первого места,

при этом установка для регенерации абсорбирующего раствора дополнительно содержит регулирующие средства для регулирования соотношения между первым расходом абсорбирующего раствора, проходящего через первый отводящий участок, и вторым расходом абсорбирующего раствора, проходящего через второй отводящий участок.

2. Установка по п. 1, в которой регулирующие средства выполнены с возможностью регулирования расхода абсорбирующего раствора, отводимого из основного трубопровода для обогащенного раствора в отводной трубопровод для обогащенного раствора.

3. Установка по п. 1 или 2, в которой регулирующие средства содержат по меньшей мере один из первого клапана, расположенного на первом отводящем участке, для регулирования первого расхода и второго клапана, расположенного на втором отводящем участке, для регулирования второго расхода.

4. Установка по любому из пп. 1–3, в которой регулирующие средства выполнены с возможностью регулирования соотношения между первым расходом и вторым расходом так, чтобы температура верхнего участка колонны регенератора находилась в заданном диапазоне.

5. Установка по любому из пп. 1–4, которая содержит:

выпускной трубопровод, соединенный с верхним участком регенератора, через который газообразный CO₂ выводится из регенератора; и

первый температурный датчик, расположенный на выпускном трубопроводе,

при этом регулирующие средства выполнены с возможностью регулирования соотношения между первым расходом и вторым расходом на основе температуры, измеренной первым температурным датчиком.

6. Установка по любому из пп. 1–5, в которой регулирующие средства выполнены с возможностью регулирования соотношения между первым расходом и вторым расходом так, чтобы температура абсорбирующего раствора в основном трубопроводе для обогащенного раствора ниже по потоку относительно второго отводящего участка находилась в заданном диапазоне.

7. Установка по любому из пп. 1–6, которая дополнительно содержит:

регенерационный ребойлер для нагрева абсорбирующего раствора, выводимого из регенератора, посредством теплообмена с паром;

паропровод, по которому проходит пар, подаваемый в регенерационный ребойлер; и

второе нагревательное устройство, расположенное на паропроводе и выполненное с возможностью нагрева абсорбирующего раствора, проходящего через нижний по потоку участок, посредством теплообмена с конденсатом пара, использованного для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере,

при этом регулирующие средства выполнены с возможностью регулирования соотношения между первым расходом и вторым расходом так, чтобы температура конденсата в паропроводе ниже по потоку относительно второго нагревательного устройства находилась в заданном диапазоне.

8. Установка по п. 7, которая содержит второй температурный датчик, расположенный на паропроводе ниже по потоку относительно второго нагревательного устройства,

при этом регулирующие средства выполнены с возможностью регулирования соотношения между первым расходом и вторым расходом на основе температуры, измеренной вторым температурным датчиком.

9. Установка по любому из пп. 1–8, которая дополнительно содержит:

регенерационный ребойлер для нагрева абсорбирующего раствора, выводимого из регенератора, посредством теплообмена с паром;

паропровод, по которому проходит пар, подаваемый в регенерационный ребойлер; и

второе нагревательное устройство, расположенное на паропроводе и выполненное с возможностью нагрева абсорбирующего раствора, проходящего через нижний по потоку участок, посредством теплообмена с конденсатом пара, использованного для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере,

при этом регулирующие средства выполнены с возможностью регулирования соотношения между первым расходом и вторым расходом так, чтобы температура абсорбирующего раствора выше по потоку относительно второго нагревательного устройства, расположенного на нижнем по потоку участке, находилась в заданном диапазоне.

10. Установка для извлечения CO₂, содержащая:

абсорбер, выполненный с возможностью извлечения CO₂ из дымового газа посредством абсорбирующего раствора путем приведения дымового газа, содержащего CO₂, в контакт с абсорбирующим раствором; и

установку для регенерации абсорбирующего раствора по любому из пп. 1–9,

при этом основной трубопровод для обогащенного раствора выполнен с возможностью подачи абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂ в абсорбере, в регенератор.

11. Способ регенерации абсорбирующего раствора, включающий:

этап подачи абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂, в первое место регенератора по основному трубопроводу для обогащенного раствора, причем указанное первое место расположено в верхнем участке регенератора;

этап регенерации абсорбирующего раствора посредством удаления CO₂ из абсорбирующего раствора в регенераторе;

этап нагрева абсорбирующего раствора, проходящего по основному трубопроводу для обогащенного раствора, посредством первого нагревательного устройства, расположенного на основном трубопроводе для обогащенного раствора; и

этап отвода части абсорбирующего раствора, проходящего по основному трубопроводу для обогащенного раствора, в отводной трубопровод для обогащенного раствора, ответвляющийся от основного трубопровода для обогащенного раствора,

при этом отводной трубопровод для обогащенного раствора содержит:

- первый отводящий участок, ответвляющийся от первой точки ответвления, расположенной на основном трубопроводе для обогащенного раствора и выше по потоку относительно первого нагревательного устройства;

- второй отводящий участок, ответвляющийся от второй точки ответвления, расположенной на основном трубопроводе для обогащенного раствора и ниже по потоку относительно первого нагревательного устройства; и

- нижний по потоку участок, который является участком, расположенным ниже по потоку относительно точки соединения, в которой первый отводящий участок и второй отводящий участок соединены вместе,

при этом этап отвода включает отвод части абсорбирующего раствора в первый отводящий участок и во второй отводящий участок,

при этом способ регенерации абсорбирующего раствора дополнительно включает:

этап подачи части абсорбирующего раствора через нижний по потоку участок во второе место регенератора, причем второе место расположено ниже первого места,

этап регулирования соотношения между первым расходом абсорбирующего раствора, проходящего через первый отводящий участок, и вторым расходом абсорбирующего раствора, проходящего через второй отводящий участок.

12. Способ по п. 11, в котором этап регулирования включает регулирование расхода абсорбирующего раствора, отводимого из основного трубопровода для обогащенного раствора в отводной трубопровод для обогащенного раствора.

13. Способ по п. 11 или 12, в котором этап регулирования включает регулирование первого расхода посредством первого клапана, расположенного на первом отводящем участке, или регулирование второго расхода посредством второго клапана, расположенного на втором отводящем участке.

14. Способ по любому из пп. 11–13, в котором этап регулирования включает регулирование соотношения между первым расходом и вторым расходом так, чтобы температура верхнего участка колонны регенератора находилась в заданном диапазоне.

15. Способ по любому из пп. 11–14, в котором этап регулирования включает регулирование соотношения между первым расходом и вторым расходом так, чтобы температура абсорбирующего раствора в основном трубопроводе для обогащенного раствора ниже по потоку относительно второго отводящего участка находилась в заданном диапазоне.

16. Способ по любому из пп. 11–15, который дополнительно включает:

этап вывода абсорбирующего раствора из регенератора и нагрева абсорбирующего раствора посредством теплообмена с паром в регенерационном ребойлере;

этап подачи пара в регенерационный ребойлер по паропроводу; и

этап нагрева во втором нагревательном устройстве, расположенном на паропроводе, абсорбирующего раствора, проходящего через нижний по потоку участок, посредством теплообмена с конденсатом пара, использованного для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере,

при этом этап регулирования включает регулирование соотношения между первым расходом и вторым расходом так, чтобы температура конденсата в паропроводе ниже по потоку относительно второго нагревательного устройства находилась в заданном диапазоне.

17. Способ по любому из пп. 11–16, который дополнительно включает:

этап вывода абсорбирующего раствора из регенератора и нагрева абсорбирующего раствора посредством теплообмена с паром в регенерационном ребойлере;

этап подачи пара в регенерационный ребойлер по паропроводу; и

этап нагрева во втором нагревательном устройстве, расположенном на паропроводе, абсорбирующего раствора, проходящего через нижний по потоку участок, посредством теплообмена с конденсатом пара, использованного для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере,

при этом этап регулирования включает регулирование соотношения между первым расходом и вторым расходом так, чтобы температура абсорбирующего раствора выше по потоку относительно второго нагревательного устройства, расположенного на нижнем по потоку участке, находилась в заданном диапазоне.